유병훈 EMW Antenna 대표이사/ryu@emwantenna.com
캐나다의 마셜 매클루언은 ‘사람들은 빠르게 움직이면서 전자제품을 이용하는 유목민이 될 것’이라고 말했다. 잦은 이동을 필요로 살아가는 현대의 많은 사람들에게 휴대형 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 됐고 디지털 유목민(digital nomad)이라는 새로운 문화 키워드까지 등장했다.
휴대형 디지털 통신기기를 선택하는 데 휴대성과 디자인은 매우 중요한 요소가 됐다. 따라서 휴대형 디지털 통신기기는 추가적인 주변기기의 구성이 없어야 하고 작은 크기를 가지면서 다양한 기능을 제공해야 한다. 특히 안테나는 물리적 크기에 의존하는 특성 때문에 제품을 만드는 과정에서 많은 제약이 있다.
모든 무선통신 시스템은 전파라는 무형의 자원을 이용해 공간을 통해 음성 및 데이터를 전송한다. 이러한 역할을 담당하는 것이 안테나다. 안테나는 ‘곤충의 촉각’을 뜻하는 라틴어에서 유래했으며 무선 이동통신 기술의 전체 성능을 좌우하는 핵심요소로 발전했다. 국내는 1990년대 초반 기지국용 안테나 개발을 거쳐 1990년대 후반 국내 순수 기술로 휴대폰용 안테나를 개발, 상용화했다.
음성 위주의 이동통신 네트워크가 점차 진화하면서 영상통화 등 대용량 멀티미디어 데이터 전송을 위해 속도를 높인 3세대 이동통신 기술로 진화해 왔다. 3G서비스는 이론상 대략 1Mbps의 전송속도가 제시된다. 이동통신 서비스는 세대당 100배씩 데이터 전송속도가 상승하는 것으로 볼 수 있으며 2G가 대략 10Kbps라 할 경우, 3G는 1Mbps, 4G는 100Mbps의 속도를 이론으로 정의하고 있다. 하지만 실질적으로 영화 한편을 내려받기 위해 1시간가량을 기다려야 하는 3G 환경에서는 개인화된 다양한 맞춤형 서비스의 구현이 쉽지 않을 뿐더러 유비쿼터스 환경에서의 멀티미디어 소비환경 구현도 어렵다. ITU는 4G 이동통신을 정지 상태에서 초당 1 , 250㎞ 이상 이동 시에는 초당 100Mbps 이상의 데이터 속도를 제공하는 고속의 통신서비스로 정의했다.
현재 3.5기술인 HDSPA가 7.2Mbps 정도 수준임을 감안하면 약 14배에 해당하는 것이며 이는 달리는 열차 안에서 약 800MB의 영화 한 편을 내려받는 데 1분 정도가 걸린다.
이동통신 발전에 핵심적 기능을 담당하는 것이 안테나다. 복잡해지는 기능 구현과 높은 데이터 전송속도를 만족하기 위해 새로운 기술이 등장하고 있다. 메타머티리얼 설계기술, 특수소재 접합기술, 소프트웨어 제어기술 등이다. 메타머티리얼이란 자연적으로 존재하지 않는 유전율(permittivity)과 투자율(permeability)이 동시에 음의 값을 갖는 새로운 전자기 특성을 갖는 물질이다.
이러한 특성을 인공적으로 만들어 냄으로써 기존의 물질과 다르게 전파가 진행하는 효과를 만들어 낼 수 있으며 물리적 크기에 제약을 받지 않는 소형 안테나를 개발할 수 있다.
2010년께부터 상용화될 것으로 보이는 이른바 4G 이동 통신은 MIMO(Multiple Input Multiple Output)와 스마트 안테나 기술 도입으로 휴대폰용 안테나에 또 다른 발전과 수요 촉진의 계기가 될 것이며 그뿐만 아니라 DMB, GPS, 블루투스, UWB, 지그비 등의 통신 모듈, RFID의 센서 네트워크의 기술 진화와 함께 안테나는 모든 통신기술의 핵심으로 자리를 잡아 나갈 것이다.
